Amplificador operacional 741:la guía básica

El nuevo y mejorado amplificador operacional de circuito integrado 741 se está abriendo camino rápidamente en el campo tecnológico. Además de ofrecer flexibilidad de circuito en circuitos analógicos, ha recorrido un largo camino en su aplicación en computadoras analógicas. Con varios pines en su lugar, es decir, 8 en total, IC Op-Amp 741 lleva a cabo su función de manera efectiva mientras depende de la retroalimentación exterior para la regulación. Además, su aplicación en circuitos y dispositivos electrónicos lo hace adecuado y seguro.
Para saber más sobre la importancia de este amplificador en su mecanismo de acción, especificaciones y aplicaciones, continúa leyendo.

1. ¿Qué es el amplificador operacional 741?

En general, un amplificador operacional, también conocido como Op-Amp, es un circuito integrado de estado sólido que gana alto voltaje (aproximadamente 100 dB). Su diseño es principalmente recomendable para ejecutar cómputos analógicos. Es decir, su función es realizar operaciones matemáticas como integración, resta, diferenciación, suma, entre otras.

Además, combinado con componentes externos, por ejemplo, condensadores y resistencias, para producir un mecanismo de retroalimentación obligatorio, puede usarlo como amplificador. Además, podrías transformarlo en un comparador o filtro.

Sin duda, existe una variedad de circuitos integrados de amplificadores operacionales que constituyen los componentes vitales de los circuitos analógicos. Sin embargo, nos detendremos específicamente en el amplificador operacional de uso común, el amplificador operacional IC 741.

Definición en amplificador operacional IC 741

Un amplificador operacional IC 741 comprende el circuito de amplificador operacional de propósito general pero con una característica sobresaliente de un chip monolítico en el circuito integrado.

Fairchild Semiconductors fabricó por primera vez un amplificador operacional 741 en 1963. Desde entonces, el 741 ha sido un indicador de este amplificador operacional en el que tiene un pin de salida, cuatro pines de toma de entrada y siete pines funcionales.

Características de un amplificador operacional 741

El circuito integrado Op-Amp tiene las siguientes características;

• Primero, una ganancia de voltaje de alrededor de 200000.
• Entonces, un rango de frecuencia de la señalización del amplificador es de 0 Hz a 1 MHz.
• Además, el o/p está por debajo de 100 ohmios.
• Impedancia de entrada superior a 100 kiloohmios.
• Finalmente, voltaje de compensación bajo y corriente de compensación de entrada.

2. Especificaciones del amplificador operacional IC 741

Algunas de sus especificaciones básicas son:

• Fuente de alimentación :Puede manejar un voltaje de 5V, mientras que el máximo puede llegar hasta los 18V
• Impedancia de salida :Aproximadamente 75 Ω.
• Impedancia de entrada :Aproximadamente de 300 KΩ a 2 MΩ (megaohmios)
• Ganancia de tensión :Puede ser de 20000 a 200000 en casos de bajas frecuencias (20 o 200V/Mv)
• La corriente de salida máxima :Acerca de mA.
• El rango de compensación de entrada :Tiene un rango de 2mV a 6mV.
• Velocidad de respuesta :Constantemente a 0,5 V/µS (microsegundo), una tasa de amplificador operacional ideal por la que puede detectar fácilmente cambios en el voltaje.
• La carga de salida :a menudo más de 2 KΩ (kilo ohmios).
• Ancho de banda :De 500 KHz a 1,5 MHz.
• Temperatura de funcionamiento :De 0° a 70°C.
• Respuesta transitoria: Incluye el tiempo de subida y el porcentaje de sobreimpulso. Entonces, está inversamente relacionado con el ancho de banda de ganancia unitaria del amplificador operacional.

En resumen, tales especificaciones, especialmente la clasificación de alta ganancia, la salida pequeña y las impedancias de entrada altas, casi garantizan que el IC 741 es el amplificador de voltaje más adecuado. En consecuencia, hace que sea más sencillo ingresar una señal de corriente CC o CA a la entrada para aumentar la posibilidad de obtener un nivel más alto en la salida.

(amplificador operacional ideal).

Sin embargo, las especificaciones a veces varían de un fabricante a otro. Por lo tanto, consulte la hoja de datos para conocer la precisión antes de trabajar en el amplificador.

3. Funcionamiento de IC 741 0p-Amp

A continuación se muestra un diagrama de circuito de un amplificador operacional 741 estándar con 20 transistores y 11 resistencias, con incorporación en un chip monolítico.

Principio de funcionamiento

• En primer lugar, las entradas inversoras y no inversoras tienen una conexión con los transistores NPN, Q2 y Q1, respectivamente. Estos dos transistores asimilan seguidores emisores NPN y alimentan sus salidas a transistores PNP, Q3 y Q4. El par PNP actúa como amplificador de base común y aísla la entrada de voltaje al mismo tiempo que evita una posible retroalimentación de la señal.

https://en.wikipedia.org/wiki/Differential_amplifier#/media/File:Differential_amplifier_long-tailed_pair.svg

(un amplificador diferencial hecho con transistores NPN)

Luego, está la disposición de los pares de transistores Q13, Q14 y Q9, Q8, que forman dos circuitos espejo de corriente. Principalmente, el propósito del espejo de dos corrientes es evitar un cambio en el flujo de corriente en el circuito interno durante las oscilaciones de voltaje de una entrada de amplificador operacional. Además, reduce las posibilidades de anulación al mantener el rango de funcionamiento activo de los transistores.

En tercer lugar, los transistores de control, Q12 y Q8, establecen el voltaje emisor-base del otro transistor en el par coincidente.

Además, para permitir solo una cantidad necesaria de flujo de corriente, mantendrá el voltaje en el nivel de fracciones de milivoltios. Posteriormente, el circuito de entrada se acopla con los primeros espejos de corriente Q9 y Q8 y luego se une al circuito de salida con el segundo espejo de corriente, Q13 y Q12.

Más adelante, los transistores Q11 y Q10 forman el tercer espejo de corriente.

Los dos, al tener una conexión de alta impedancia, conectan el negativo de la fuente de alimentación y el circuito de entrada. Da un voltaje de referencia sin dar cargas al circuito de entrada. Además, introduce una corriente de polarización de entrada de base pequeña, un requisito de los transistores PNP en la entrada del circuito amplificador de base común.

Las resistencias de 4,5 KΩ y 7,5 KΩ y el transistor Q15 evitan la distorsión de las señales en la etapa del amplificador de salida al formar un circuito de cambio de nivel de voltaje. El circuito de cambio funciona reduciendo el voltaje del circuito amplificador de entrada en 1 V antes de pasar al circuito siguiente.

Nuevamente, puede usar los transistores para Q20, Q17 y Q14 para formar la etapa de salida del 741 Op-Amp. Luego, los transistores Q22, Q19 y Q15 operarán como amplificadores de clase A.

Por último, los transistores Q7, Q6 y Q5 equilibran cualquier laguna que se produzca en el circuito diferencial de entrada. A menudo, su disposición les permite tomar dos entradas (una compensación nula positiva y una compensación nula negativa) y luego proceder a equilibrar las entradas no inversoras e inversoras.

Nota; El diseño del 741 Op-Amp no tiene una ganancia constante. Su variación depende de la frecuencia de la señal de entrada. Es decir, a medida que aumenta la frecuencia de la señal de entrada, se produce una reducción de la ganancia y de las frecuencias de unos 100000 Hz.

4. 741 Configuración de pines del amplificador operacional

Amplificador operacional 741:clavija 2 y clavija 3 (entrada)

Estos son los pines de entrada, con pin3 como entrada no inversora y pin2 como entrada inversora para el circuito integrado. Los dos pines funcionan simultáneamente en el sentido de que un voltaje mayor en el pin2 que en el pin3 (voltaje más alto en la entrada inversora) reduce la señal de salida. Por otro lado, un voltaje pin3 mayor que pin2 (voltaje más alto en la entrada no inversora) hace que la señal de salida sea más alta.

Amplificador operacional 741:pin 4 y pin 7 (fuente de alimentación)

El 741 IC extrae energía de estos dos pines, pin4 y pin7, para ejecutar su operación. El pin 4 actúa como el voltaje de suministro del terminal -ve, mientras que el pin 7 es el voltaje de suministro del terminal +ve. Además, el voltaje en el pin 4 y pin 7 opera entre 5V y 18V.

Amplificador operacional 741– Pin6 (Salida)

El pin 6 es el pin de salida del IC 741. Su voltaje depende principalmente del mecanismo de retroalimentación en uso y una señal de entrada en los pines de entrada. En todo momento, una señal de salida alta es una indicación de que el voltaje de salida es similar al voltaje de suministro positivo. Asimismo, una salida baja indicaría un voltaje de salida que es igual a una fuente de alimentación negativa.

Amplificador operacional 741:clavija 1 y clavija 5 (compensación nula)

Como está en las especificaciones, un amplificador operacional 741 proporciona una calificación de alta ganancia. Por lo tanto, puede haber irregularidades durante el proceso de fabricación o perturbaciones externas debido a diferencias de voltaje en las entradas inversoras y no inversoras. En consecuencia, puede interrumpir la salida.

Y así, el propósito de pin1 y pin5 es anular el efecto aplicando un voltaje de compensación de entrada. Para lograr la aplicación, utilizará un potenciómetro.

Pin8 (N/C)

Un pin 8 no tiene conexiones con ningún circuito en la conexión interna de un amplificador operacional 741 IC. Su función es principalmente ser un cable ficticio que llena los espacios vacíos en un paquete estándar de 8 pines.

5. Tipos de amplificadores operacionales en uso

La mejor forma de utilizar el amplificador operacional IC 741 es implementarlo en la configuración de bucle abierto. La configuración es tanto en entradas no inversoras como inversoras.

Amplificador inversor

Como habíamos visto, pin6 y pin2 son los pines de salida y entrada, respectivamente. Un voltaje que pasa a través del pin2 da salida en el pin6. Una polaridad +ve del pin2 i/p conduce a una polaridad -ve en el pin6 o/p. Por lo tanto, la i/p siempre será opuesta a la o/p.

https://en.wikipedia.org/wiki/Operational_amplifier_applications#/media/File:Op-Amp_Inverting_Amplifier.svg (configuración del amplificador inversor).

Para calcular el circuito inversor del amplificador operacional, utilice la fórmula:

A =-Rf/R1

El signo negativo es una indicación de que la polaridad de la forma de onda de salida está invertida.

Amplificador no inversor

Con este amplificador, el pin6 sigue siendo el pin de salida, mientras que el pin de entrada cambia a pin3. Un voltaje dado al pin3 resultará en una salida del pin6. Una polaridad positiva en la entrada pin3 conduce a otra polaridad positiva en el pin6 o/p. De esta forma, el o/p no está en el lado opuesto.

Para calcular el circuito del amplificador operacional no inversor, utilice la fórmula:

A =1+ (Rf/R1)

Amplificador diferencial

Como sugiere el nombre, un amplificador diferencial amplifica la diferencia de voltaje presente en las entradas inversoras y no inversoras.

Para su cálculo, utilice la fórmula;

Vsal =R3R1 (V2-V1)

https://en.wikipedia.org/wiki/Differential_amplifier#/media/File:Op-amp_symbol.svg

(ilustración de la fórmula)

6. Aplicación del amplificador operacional 741

Un par de aplicaciones de amplio rango de IC 741 Op-Amp incluyen;

En generadores

Un op-amp 741 es aplicable aquí como un oscilador en generadores estándar para generar formas de onda de salida variadas, por ejemplo, formas de onda triangulares, sinusoidales, de tipo de onda cuadrada, por mencionar algunas. Además, encontrará su aplicación en moduladores de ancho de pulso/generadores PMW.

Creación de DAC o ADC

Puede usar un amplificador operacional 741 para producir circuitos analógicos a digitales o viceversa. En los casos de convertidores de digital a analógico, utilizará la entrada binaria digital en los microcontroladores o computadoras para crear una señal analógica similar.

(chips de microcontrolador)

Amplificador operacional 741:rectificadores de entrada 

Los diodos normales suelen tener caídas de voltaje que los hacen inapropiados para rectificadores de señal de alta precisión. El amplificador operacional 741 puede actuar en lugar de un diodo para erradicar la caída de voltaje.

Lograr tareas computacionales

La mayoría de los circuitos electrónicos que realizan tareas matemáticas como la suma, la diferenciación, etc., utilizan un amplificador operacional 741.

Otros numerosos dispositivos que utilizan un amplificador operacional 741 son;

Un oscilador de frecuencia de audio variable.

(un amplificador de audio con IC Op-amp 741).

• Medidor de polaridad de voltios CC.
• Interruptor táctil térmico.
• Termómetro E-room.
• Mezcla de audio para cuatro canales.

Conclusión

Para concluir, hemos logrado abordar la definición de un amplificador operacional IC 741, sus características, especificaciones del producto, pinout y aplicaciones. Constituyen los fundamentos de un amplificador operacional 741. Para más detalles, consultas o mayor comprensión del tema, contáctenos. Estamos a su servicio en todo momento.